ansys微型钻头的钻头参数对钻头强度及刚度影响的有限元研究(2)

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6 钻头的有限元分析 17

6 .1 钻尖角的有限元分析 17

6 .2 螺旋角的有限元分析 24

7 结果与分析 29

结论 31

致谢 32

参考文献… 33

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1 绪论

人类使用和认识钻头最早可以追朔到远古时期，钻木取火等早期带有钻削性质的石钻可视为最早期的钻头。现代广泛使用的麻花钻，诞生于一百多年前，每年各类钻头的全世界消耗量数以亿计。钻孔工艺经过多年发展，发展了数十上百种新工艺，但据统计，在大部分钻孔工艺中机械钻孔仍占近半，应用于生产生活方方面面中。

其中微孔加工等相关的工作就涉及了微型钻头，微型钻头是一种形状复杂的带螺旋槽的微孔加工工具,由传统的麻花钻衍生而来，现在主要广泛应用于航天、汽车、电子等多个行业。小小钻头看似平常简单，但相比切割、刨、打磨等加工方法，钻削加工一直都是最复杂的机械加工之一，更是由于钻头钻削涉及数以亿万的工程工件制作等，提高钻头切削能力与效率将很大程度上促进相关行业甚至社会发展，正是如此，对于钻头的研究改进与钻削的研究人们付出了很大时间与精力在这上面，并将继续持续下去。微钻的结构参数与切削刃的切削性能密切相关,改善微型钻头结构参数，提高钻头切削能力与效率将很大程度上促进相关行业的发展。对于钻头结构参数的优化，人们进行了几十年的研究。最初由于广泛使用的锥面钻头并不理想，它一直在努力改善其结构和研磨方法，取得了 200 余种相互不同的形状位，以提高他们的切削加工性能。在这一项中取得了很大程度的进步，随着微钻的广泛使用，莫里森 [1]表示相比 0.33 毫米的孔，一个 0.1 毫米的孔成本增加了 100 倍。且微钻的易断易受影响的特性更加加重了人们对微钻参数优化的需求。

本文为了分析微型钻头在钻孔工作时发生的应力，以及各钻头参数对微钻的影响，使用 CAD 建立钻头的三维实体模型，运用 ansys 软件来进行有限元分析，对比不同结构参数不同情况下的应力及应变结果，分析影响其切削性能的结构参数,得出相关结论,从而为微钻的工程设计与制造提供参考依据。

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2 微型钻头的介绍

2.1 微型钻头的介绍

钻头作为用于切削的一种基本旋转工具，是工业上不可或缺的基础工具，在人类生产生活中随处可见，常应用于建筑、机械、交通、电子等几乎所有行业。随着技术发展与实际要求的出现，对加工精度的要求越来越高，且各种微小的孔需要由更小精细的钻型钻头来进行操作。微型钻头由此应运而生，通常微型钻头指直径小于 3.175mm 的钻头，简称微钻。目前微钻多应用于 PCB 行业，总所周知，钻头直径与长度比越小，越容易弯曲折断，而微钻由于加工特性，径长比远远小于常规钻头，故微钻多采用硬质合金作为材料，来增加其强度及刚度，从而达到延长微钻使用寿命，增加其钻孔精度。论文网